Внутри каждой клетки непрерывно происходят встречи и расставания молекул. Одни пары удерживаются прочно, подобно застёжке-липучке, другие — едва соприкасаются, как пыльца на ветру. Именно эти мимолётные контакты, сила сцепления которых сравнима с энергией растворения крупинки соли в стакане воды, управляют множеством клеточных сигналов и решений. Однако изучать их крайне сложно: чтобы зафиксировать столь слабое взаимодействие, требуется высокая концентрация молекул в одном месте, а её увеличение упирается в физические пределы.
Исследователи изменили подход. Вместо того чтобы повышать концентрацию молекул, они уменьшили объём, в котором эти молекулы могут встретиться. Представьте: огромный зал, где два человека бродят часами, не замечая друг друга, превращается в крошечную комнату, где встреча неизбежна. Роль такой комнаты сыграли наноразмерные полости, сконструированные из ДНК методом, напоминающим оригами, но из генетического материала. Объём стал настолько мал, что даже редкие молекулы сталкивались часто, и слабое взаимодействие становилось измеримым.
Метод позволил измерить сродство (силу сцепления) между белком и короткой цепочкой аминокислот — около 10 миллимоль, что ранее было за гранью возможного. При этом расход веществ сократился в тысячу раз: использовались фемтомоли (миллионные доли миллиардной доли моля) в лунке. Обычный планшетный ридер давал чёткий сигнал с огромным запасом по чувствительности. Более того, удалось обнаружить соединения, которые не сами прочно связываются с белками, а изменяют условия встреч — делают слабые контакты более вероятными, словно смазывая дверные петли, чтобы створка закрывалась быстрее.
Так учёные превратили давние туманные понятия «локальная концентрация» и «эффект близости» в точные величины, которыми можно управлять. Это открывает путь к изучению целого класса биологических явлений, ранее невидимых для приборов, и, возможно, к созданию лекарств, действующих не через грубую блокировку, а через тонкую настройку молекулярных встреч.
Объём одной ДНК-нанополости примерно в миллиард раз меньше объёма капли воды. Если увеличить эту полость до размеров комнаты, исходная капля стала бы размером с земной шар.